Постановка задачи
Произвести
расчет трубопровода, представленного
на рисунке 4. Длины и диаметры сегментов
трубопровода заданы. Определить
располагаемый напор
.
Задания к работе №4
Варианты веществ, их плотности и коэффициенты кинематической вязкости:
№ |
Жидкость |
, кг/м3 |
, м2/с |
|
|
Вода |
1000 |
0,000001 |
|
|
Минеральное масло |
970 |
0,00007 |
|
|
Бензин |
750 |
0,0000009 |
|
|
Нефть |
850 |
0,00003 |
|
|
Спирт этиловый безводный |
790 |
0,0000008 |
В работе принять :
Обознач. |
Наименование |
Величина |
Ед. измерения |
|
ускорение свободного падения |
9,81 |
м/с2 |
|
число Пи |
3,14 |
- |
|
плотность ртути |
13595 |
кг/м3 |
|
коэффициент сопротивления на входе в трубопровод |
0,5 |
- |
|
коэффициент сопротивления на выходе из трубопровода |
1,0 |
- |
|
коэффициент Кориолиса |
1,0 |
- |
Тип труб ( ТТр ) :
0 |
гидравлически гладкие трубы |
1 |
гидравлически шероховатые трубы |
Варианты заданий :
№ |
№В |
|
|
|
|
|
|
ТТр |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,30 |
0,010 |
0 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
4 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,35 |
0,015 |
1 |
1,5 |
2,5 |
3,5 |
0,05 |
0,04 |
0,015 |
|
|
3 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,40 |
0,020 |
0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
2 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,45 |
0,025 |
1 |
2,5 |
3,5 |
4,5 |
0,05 |
0,04 |
0,015 |
|
|
1 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,50 |
0,030 |
0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
5 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,30 |
0,010 |
1 |
1,2 |
2,2 |
3,3 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
4 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,35 |
0,015 |
0 |
1,7 |
2,7 |
3,7 |
0,04 |
0,03 |
0,010 |
|
|
3 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,40 |
0,020 |
1 |
2,2 |
3,2 |
4,2 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
2 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,45 |
0,025 |
0 |
2,7 |
3,7 |
4,7 |
0,04 |
0,03 |
0,015 |
|
|
1 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,50 |
0,030 |
1 |
3,2 |
4,2 |
5,2 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
5 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,50 |
0,010 |
0 |
1,4 |
2,4 |
3,4 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
4 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,45 |
0,015 |
1 |
1,9 |
2,9 |
3,9 |
0,05 |
0,04 |
0,015 |
|
|
3 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,30 |
0,020 |
0 |
2,4 |
3,4 |
4,4 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
2 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,30 |
0,025 |
1 |
2,9 |
3,9 |
4,9 |
0,05 |
0,04 |
0,015 |
|
|
1 |
0,025 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,40 |
0,030 |
0 |
3,4 |
4,4 |
5,4 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
5 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,50 |
0,010 |
1 |
1,6 |
2,6 |
3,6 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
4 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,45 |
0,015 |
0 |
2,1 |
3,1 |
4,1 |
0,04 |
0,03 |
0,010 |
|
|
3 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,30 |
0,020 |
1 |
2,6 |
3,6 |
4,6 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
2 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,30 |
0,025 |
0 |
3,1 |
4,1 |
5,1 |
0,04 |
0,03 |
0,015 |
|
|
1 |
0,020 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,40 |
0,030 |
1 |
3,6 |
4,6 |
5,6 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
5 |
0,020 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,50 |
0,010 |
0 |
1,4 |
2,4 |
3,4 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
4 |
0,020 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,45 |
0,015 |
1 |
1,9 |
2,9 |
0,9 |
0,05 |
0,04 |
0,010 |
|
|
3 |
0,020 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,30 |
0,020 |
0 |
2,4 |
3,4 |
4,4 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
2 |
0,020 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,30 |
0,025 |
1 |
1,9 |
2,9 |
2,9 |
0,05 |
0,04 |
0,010 |
|
|
1 |
0,020 |
0,05 |
0,2 |
0,09 |
0,40 |
0,030 |
0 |
3,4 |
4,4 |
5,4 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
5 |
0,025 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,50 |
0,010 |
1 |
1,6 |
2,6 |
3,6 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
4 |
0,025 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,45 |
0,015 |
0 |
2,1 |
3,1 |
4,1 |
0,04 |
0,03 |
0,010 |
|
|
3 |
0,025 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,30 |
0,020 |
1 |
2,6 |
3,6 |
4,6 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
2 |
0,025 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,30 |
0,025 |
0 |
3,1 |
4,1 |
5,1 |
0,04 |
0,03 |
0,010 |
|
|
1 |
0,025 |
0,04 |
0,3 |
0,10 |
0,40 |
0,030 |
1 |
3,6 |
4,6 |
5,6 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
5 |
0,020 |
0,05 |
0,4 |
0,11 |
0,55 |
0,010 |
0 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
4 |
0,020 |
0,05 |
0,4 |
0,12 |
0,60 |
0,015 |
1 |
1,5 |
2,5 |
3,5 |
0,05 |
0,04 |
0,015 |
|
|
3 |
0,020 |
0,05 |
0,4 |
0,13 |
0,65 |
0,020 |
0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
2 |
0,020 |
0,05 |
0,4 |
0,14 |
0,70 |
0,025 |
1 |
2,5 |
3,5 |
4,5 |
0,05 |
0,04 |
0,015 |
|
|
1 |
0,020 |
0,05 |
0,4 |
0,15 |
0,75 |
0,030 |
0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
0,05 |
0,06 |
0,080 |
|
|
5 |
0,025 |
0,04 |
0,4 |
0,11 |
0,55 |
0,010 |
1 |
1,2 |
2,2 |
3,3 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
4 |
0,025 |
0,04 |
0,4 |
0,12 |
0,60 |
0,015 |
0 |
1,7 |
2,7 |
3,7 |
0,04 |
0,03 |
0,010 |
|
|
3 |
0,025 |
0,04 |
0,4 |
0,13 |
0,65 |
0,020 |
1 |
2,2 |
3,2 |
4,2 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
|
|
2 |
0,025 |
0,04 |
0,4 |
0,14 |
0,70 |
0,025 |
0 |
2,7 |
3,7 |
4,7 |
0,04 |
0,03 |
0,015 |
|
|
1 |
0,025 |
0,04 |
0,4 |
0,15 |
0,75 |
0,030 |
1 |
3,2 |
4,2 |
5,2 |
0,04 |
0,05 |
0,060 |
Рисунок 4.
Контрольные вопросы
1. Какие трубопроводы называются простыми, а какие сложными?
2. Что понимается под терминами длинный и короткий трубопроводы?
3. От чего зависит величина потерь по длине трубопровода?
4. Приведите уравнение Бернулли.
5. В каких случаях трубы считаются гидравлически гладкими и гидравлически шероховатыми?
6. Как определяется режим движения жидкости?
лабораторная работа №5
Изучение конструкции гидравлических насосов
Цель работы
Ознакомление студентов с конструкцией и принципом действия насосов, применяемых в гидроприводе, определение производительности насосов.
Теоретические положения
В общем случае гидроприводом называется устройство для приведения в движение машин и их механизмов, состоящее из источника расхода жидкости, которым в большинстве случаев служит насос, и гидродвигателя возвратно-поступательного или вращательного движения, а также системы управления, вспомогательных устройств и жидкостных магистралей (трубопроводов).
Насосом называют гидравлическую машину, преобразующую приложенную к его (насоса) валу механическую энергию приводного двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости. Гидродвигатель - машина, преобразующая энергию жидкости в механическую энергию.
Насосы являются основным, наиболее часто применяемым приводом для гидропрессов. По характеру преобразования вращательного движения приводного вала двигателя в движения рабочих элементов исполнительного механизма насосы разделяют на две группы:
1) кривошипные:
- кривошипно-плунжерные;
- эксцентриково-поршневые клапанным распределением;
2) роторные (ротационные):
- радиально-плунжерные
- аксиально-плунжерные;
- лопастные (пластинчатые);
- шестеренные.
Кривошипно-плунжерные насосы применяются главным образом в насосно-аккумуляторном приводе для больших давлений и подач (как правило, водной эмульсии). Мощность насосов этого типа достигает 4750 кВт при давлении 32 МПа и производительности до 5000 л/мин. Насосы изготавливают в одно-, двух- и трехплунжерном исполнении, горизонтального и реже вертикального (небольшой мощности) типа. По числу подач за цикл насосы делят на насосы (простого) одинарного и двойного действия.
В конструкции эксцентриково-поршневых насосов вместо кривошипно-шатунного привода используют эксцентриковый вал, эксцентрик-кулачок которого является приводом перемещения поршня. Эксцентриковый вал непосредственно соединен с валом двигателя и вращается с той же частотой, что и двигатель (950-1450 об/мин). Такие насосы применяют для относительно небольших подач при повышенных давлениях жидкости.
Роторные радиально-плунжерные насосы применяют преимущественно для безаккумуляторного привода гидропрессов, работающих на минеральных маслах. Вал ротора насосов непосредственно соединен с валом приводного двигателя, что делает их быстроходными с частотой 950-1450 мин-1. В зависимости от назначения гидравлического пресса применяют насосы с постоянной или переменной подачей (производительностью).
Радициально-поршневые насосы рассчитаны на подачу до Qн = 1000 л/мин, при давлениях до pн = 20 МПа.
В отличие от радиально-плунжерных, роторные аксиально-плунжерные насосы обладают меньшим моментом инерции ротора и более высоким КПД за счет меньших утечек при распределении.
Роторные аксиально-плунжерные насосы разделяют на две основные группы. К первой группе относятся насосы, ось блока цилиндров у которых совпадает с осью вращения вала, т.е. насосы с наклонным диском. К другой - у которых ось вала находится под углом к оси вращения блока цилиндров - насосы с наклонным блоком цилиндров.
Насосы аксиального типа бывают постоянной и переменной подачи и рассчитаны на давление pн = 20...32 МПа и подачу Qн = 25...400 л/мин.
Работа лопастного насоса основана на вытеснении жидкости из рабочего объема с помощью пластины (лопасти). Производительность лопастного насоса простого действия рассчитывают по формуле
,
где b - ширина статора; D- диаметр статора; - толщина пластины; z – число пластин; n – частота вращения ротора.
Недостатком лопастных насосов простого действия является постоянная нагруженность подшипников вала ротора радиальными силами от давления жидкости.
У пластинчатых насосов двойного действия подшипники ротора разгружены от радиальных сил благодаря диаметрально противоположному направлению их действия.
Всасывание и нагнетание происходит два раза за один оборот ротора. Полости всасывания и полости нагнетания расположенные в торцах корпуса. Пластины скользят по овальной поверхности корпуса. При выдвижении пластин из пазов объемы, заключенные между ними, увеличиваются, а при задвижении уменьшаются.
Производительность пластинчатого насоса двойного действия выражают формулой:
,
где b - ширина пластины; R, r - большая и малая полуоси в полости корпуса; - угол наклона пластины к радиусу.
Лопастные (пластинчатые) насосы применяют как для вспомогательных гидросистем прессов, не требующих высоких давлений, так и для основного привода гидропресса, но при этом лопастной насос работает в сочетании с насосом высокого давления и меньшей производительности.
Лопастные насосы изготавливают производительностью до Qн = 200 л/мин при давлении рн = 6...7 МПа, н = 0,65...0,93
Шестеренный насос представляет собой корпус в котором размещена пара шестерен, имеющих незначительные радиальные и торцовые зазоры с корпусом для обеспечения требуемого уплотнения. При вращении шестерен масло поступает в камеру всасывания и переносится во впадинах зубьев шестерен в полость нагнетания. Отделение полости нагнетания от полости всасывания происходит по линии контакта зубьев.
Действительную производительность насоса определяют по формуле
,
где
D
- диаметр начальной окружности шестерни;
b
- ширина шестерни (зуба);
- объемный КПД насоса; n
- частота вращения шестерен; h
- высота зуба, h
= 2m;
m
- модуль зубчатого зацепления, мм.
Насосы такого типа выпускают производительностью Qн = 16...150 л/мин и давлением рн = 1...20 МПа. Объемный КПД он = 0,8...0,9. Механический КПД насоса м = 0,8...0,85.
Шестеренные насосы можно применять в главном проводе гидропрессов самостоятельно или в сочетании с насосом высокого давления и малой производительности, а также в системе вспомогательного управления.
Объект и средства исследования
Насос пластинчатый Г12-2М;
Насос шестеренный БГ11-2;
Линейка металлическая, штангенциркуль.
Порядок выполнения работы
1. Изучить конструкцию и принцип действия насосов.
2. Начертить эскиз общего вида насоса с габаритными размерами.
3. Выписать в виде таблицы основные характеристики насоса.
4. Произвести необходимые измерения и определить производительность насоса.
5. Сравнить расчетную производительность с паспортными данными.
Контрольные вопросы
1. Перечислите типы насосов, применяемых в гидроприводе.
2. Укажите область применения кривошипно-плунжерных и эксцентрико-поршневых насосов.
3. Назовите основные характеристики радиально-плунжерных и аксиально-плунжерных насосов
4. Могут ли пластинчатые и шестеренные насосы использоваться для привода основной гидросистемы прессов?
лабораторная работа №6
Изучение конструкции гидравлического пресса
Цель работы
Изучение студентами конструкции гидравлического пресса, приобретение навыков составления гидравлических схем.
Теоретические положения
Ковочно-штамповочный гидравлический пресс – кузнечно-прессовая машина, в которой преобразование движения и передача усилия от привода к исполнительному органу осуществляется с помощью рабочей жидкости.
По технологическому назначению прессы подразделяются на:
- прессы для ковки и объемной штамповки (осадка, протяжка, прошивка, объемная штамповка в подкладных штампах и т.д.) В большинстве своем это наиболее быстроходные (v 300 мм/с) вертикальные прессы в колонном исполнении с наибольшим ходом, относительно больших размеров с насосно-аккумуляторным приводом;
- прессы для холодного и горячего выдавливания с насосным или насосно-аккумуляторным приводом. Такие прессы в большинстве имеют рамную конструкцию с выталкивателем;
- прессы для листовой горячей и холодной штамповки имеют насосный безаккумуляторный привод. В конструктивном исполнении они обычно колонного типа, простого или двойного действия (для глубокой вытяжки и гибки).
- прессы для правильных и сборочных работ;
- прессы для обработки металлической стружки, отходов, прессования порошков, пластмасс, древесно-стружечных листов и плит.
Технологическое назначение гидравлического пресса определяет конструкцию станины, тип и число цилиндров и т.д.
По конструктивному исполнению прессы подразделяются на:
- колонные и рамные;
- вертикальные и горизонтальные;
- с верхним приводом и с нижним приводом;
- одноцилиндровые и многоцилиндровые (для получения большой мощности и нескольких ступеней давления).
Наибольшее распространение получила четырехколонная неподвижная станина с перемещением подвижных частей в вертикальной плоскости.
В гидропрессах применяются цилиндры плунжерного, дифференциально-плунжерного и поршневого типа. Цилиндры первых двух типов являются цилиндрами простого действия. Цилиндры поршневого типа являются цилиндрами двойного действия и применяются преимущественно при использовании в качестве рабочей жидкости минерального масла.
У прессов с нижним расположением рабочего цилиндра могут отсутствовать цилиндры обратного хода. В этом случае возврат подвижных частей в исходное положение происходит под действием их собственного веса. При этом рабочий цилиндр соединяется с наполнительным баком.
По роду применяемой рабочей жидкости гидропрессовые установки делятся на работающие на минеральном масле и на водной эмульсии.
Род применяемой рабочей жидкости оказывает значительное влияние на тип привода. В качестве рабочей жидкости в гидропрессах применяют водную эмульсию и минеральное масло. Для приготовления эмульсии в воду для уменьшения коррозии деталей гидропрессов добавляют 2 - 3 % эмульсола. Состав эмульсола: 83 - 87 % минерального масла, 12 - 14 % олеиновой кислоты, 2,5 % едкого натра 40 %-ной концентрации. Из минеральных масел наибольшее распространение получили "Индустриальное", "Машинное", "Веретенное" и т.д.
В качестве рабочей жидкости целесообразно применять минеральное масло для прессов с диаметром плунжеров менее 1000 мм при работе с холодным металлом, при необходимости иметь чувствительное регулирование скорости поперечины и развиваемого усилия, для прессов, осуществляющих короткие рабочие ходы.
Эмульсия применяется в прессах с диаметром плунжеров более 1000 мм, при значительных ходах подвижной поперечины, при использовании аккумуляторов с большим объемом рабочей жидкости (около 500 л.), при имеющейся опасности воспламенения или загрязнения рабочей жидкости.
По типу привода гидропрессы классифицируют как прессы с насосным и мультипликаторным приводом. Насосный привод, в свою очередь подразделяется на насосно-безаккумуляторный и насосно-аккумуляторный.
В использовании насосно-безаккумуляторного привода питание пресса рабочей жидкостью высокого давления осуществляется непосредственно от насоса. Как правило, эти прессы тихоходные, так как с увеличением скорости деформирующего органа резко увеличивается мощность привода.
В насосно-аккумулятором приводе питание гидропресса осуществляется одновременно от насоса и от аккумулятора, что позволяет значительно повысить скорость гидропресса и использовать его не только для штамповки, но и для ковки.
Мультипликаторный привод характеризуется тем, что питание гидропресса во время рабочего хода осуществляется мультипликатором, подающим рабочую жидкость в пресс определенными порциями. Это позволяет создавать большие давления жидкости и обеспечивать относительную быстроходность пресса. Мультипликатор представляет собой как бы одноцилиндровый насос.
Каждому приводу соответствует свое оптимальное давление жидкости:
- для насосного безаккумуляторного привода р = 20 МПа (200 кг/см2);
- для насосного аккумуляторного р = 20-32 МПа (200-320 кг/ см2);
- для мультипликаторного р = 40-45 МПа (400- 450 кг/ см2).